CN114148221A - 用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构及其施工方法，结构包括上下设置的加强板和吊柱底座，加强板上并排有两个槽孔以及多个安装孔；安装孔内有锚固件；槽孔内有槽道，槽道顶部有多个槽道锚杆。按设计图确定安装数量和位置，加工槽道和加强板，组合加强板、槽道、T形螺栓和槽道锚杆，建造波纹板层和明洞基础，明洞基础上安装波纹板层，布设明洞主筋，在波纹板层内安装组合件和锚固件，在加强板上安装吊柱底座和接触网吊柱，完成固定结构的施工。该固定结构适应波形面能力强，固定能力强，不易拉裂明洞混凝土，对运营线干扰小。施工风险小，工期短，对行车干扰小，后期有利于吊柱检修、更换，填补了技术空白，具有很强的适用性。
Description
技术领域
本发明属于铁路隧道施工技术领域，涉及一种用于运营铁路波纹板-混凝土组合明洞的接触网吊柱快速固定结构及其施工方法。
背景技术
波纹板作为一种新型装配式钢结构，表面呈正弦波形，具有强度高，可工厂化定制、模块化拼装、吊装便捷、施工高效等特点，与混凝土结合后，可形成握裹力强、整体性好、刚度大的高强结构，同时也兼做混凝土内模，在运营隧道增设明洞工程中得到快速发展。当增设明洞较长，大于相邻接触网吊柱最大要求间距时，必须加装接触网吊柱。然而，由于波纹板表面呈波形，现有技术中安装接触网吊柱的方法（化学锚栓式及预埋槽道式）均无法实施，具体原因如下：
1.化学锚栓式：
1）由于波纹板表面正弦波的存在，化学锚栓植入混凝土的有效长度减小，大型吊柱无法有效固定，存在脱落风险。
2）化学锚栓在隧道弧面结构上受力不均，容易拉裂混凝土表面。
3）化学锚栓锚固胶在长期震动环境或渗水环境中耐久性差，有松动、滑脱风险，需定期观察、检修。
4）吊柱底座安装在波形面上，有效固定面积大大减小，在长期列车活塞风或地震作用下极易晃动，列车导电不良或吊柱坠落风险较大。
5）吊柱更换不便，需重新钻孔安装化学锚栓，破坏既有隧道结构。
2. 预埋槽道式：
1）波纹板波形表面使槽道锚杆有效长度减小，削弱了槽道的锚固效果。
2）吊柱底座安装在波形面上，有效固定面积大大减小，在长期列车活塞风或地震作用下极易晃动，列车导电不良或吊柱坠落风险较大。
3）运营线浇筑混凝土时，浆液容易顺预埋槽道的锚杆孔流入线路，腐蚀接触网线，干扰列车通行。
4）由于吊柱须在明洞混凝土达到设计强度后方可安装，需增设临时吊柱，延误工期，增加防护投资。
目前，波纹板-混凝土组合明洞尚无加装接触网吊柱的案例、方法或经验。
现有波纹板-混凝土组合明洞必须加装接触网吊柱时，往往通过特殊设计，调整暗洞临近接触网吊柱位置或缩短明洞长度以缩短吊柱间距，避免在波纹板-混凝土组合明洞中安装接触网吊柱，这样一方面对既有隧道造成较大干扰，另一方面达不到设置明洞的效果。因此，在波纹板-混凝土组合明洞中加装接触网吊柱的问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构，能在长度大于相邻接触网吊柱最大要求间距的波纹板-混凝土组合明洞内稳固安装接触网吊柱。
本发明的另一个目的是提供一种上述接触网吊柱固定结构的施工方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构，包括上下设置的加强板和吊柱底座，吊柱底座上加工有两个过孔组，每个过孔组均由多个过孔组成，加强板上并排加工有两个长条形的槽孔以及多个均布的安装孔；每个安装孔内均设有一套锚固件；每个槽孔内均设有一根槽道，槽道位于过孔组上方，槽道上设有数量与该槽道下方的过孔组中过孔数量相同的T形螺栓，加强板和吊柱底座通过所有的T形螺栓固接，每根槽道顶部均固接有多个槽道锚杆，两根槽道上的槽道锚杆的数量相同，且两根槽道上同顺序排位的相同排序数的两根槽道锚杆通过固定板相连。
本发明所采用的另一个技术方案是：一种用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构的施工方法，具体按以下步骤进行：
1）建造明洞前：
在设计施工图上确定需要安装接触网吊柱固定结构的数量及安装位置，选用该设计施工图上确定的波纹板；根据确定的接触网吊柱固定结构安装位置所在的波纹板的弧面曲率加工两根弧面曲率与该安装位置波纹板的弧面曲率相同的槽道；
用镀锌钢板加工一块矩形弧面钢板，该钢板的弧面曲率与该安装位置波纹板的弧面曲率相同；在该钢板上平行切割出两道槽孔，该钢板上再加工四个安装孔，该四个安装孔均布于钢板上，制成加强板；
根据确定安装接触网吊柱固定结构的数量加工出所需的全部槽道和加强板；
在设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处安装的波纹板上加工四个第一通孔，同时在该波纹板上加工数量与设计施工图要求使用的槽道锚杆数量相同且位置对应的第二通孔；然后，按设计施工图，用波纹板建造拱形的波纹板层，加工有第一通孔和第二通孔的波纹板位于设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处；
2）按设计施工图要求，在每个槽道上分别套入要求数量的T形螺栓，然后，在每块加强板的两个槽孔内均放置槽道，焊接加强板和槽道，在所有槽道的顶部分别焊接所需数量的槽道锚杆，形成加强板、槽道、T形螺栓和槽道锚杆组成的组合件；
3）按设计施工图，布设明洞基础主筋，浇筑混凝土，形成明洞基础，明洞基础上预留孔洞，然后，在明洞基础上架设建造明洞的施工脚手架；
4）将步骤1）制成的波纹板层吊放在明洞基础上，固定连接波纹板层和明洞基础；然后，在波纹板层下端焊接接地钢筋，接地钢筋的上端与波纹板层焊接，接地钢筋的下端插入明洞基础上预留的孔洞内；
5）沿波纹板层外侧壁布设明洞主筋，然后，按设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处需要安装的组合件，取步骤2）制成的组合件，将该组合件中的所有槽道锚杆分别向上穿过该安装位置处波纹板上的第二通孔，伸入明洞主筋内，将同一加强板上两根槽道上同顺序排序的相同位数的两根槽道锚杆用固定板相连接，焊接槽道锚杆与明洞主筋；之后，取吊柱底座和接触网吊柱的焊合件，使T形螺栓向下穿过吊柱底座上的过孔，用螺母紧固吊柱底座和加强板，再在接触网吊柱上安装接触网；
6）从设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处波纹板上方将锚固件中锚杆体上的螺纹端向下穿过该安装位置处波纹板上的第一通孔，再穿过该安装位置处波纹板下方加强板上的安装孔，在该螺纹端拧上螺母；焊接该锚杆体上的弧形垫板和波纹板，焊接该锚杆体和明洞主筋，完成用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构的施工。
本发明接触网吊柱固定结构克服了现有安装结构适应波形面能力差，固定能力弱，易滑脱、易晃动、易拉裂明洞混凝土，有坠落风险等缺陷。此外，还解决了现有结构在施工期易漏浆，增设临时吊柱加大投资、延长工期、干扰行车，运营期维修更换不便等问题。
与现有技术相比，本发明接触网吊柱固定结构具有以下优点：
1、工艺操作简便，风险小、投资省、工期短，对列车干扰小。
2、加强板、波纹板和明洞混凝土为整体受力体系，适应波形面能力强，整体强度高，稳定性好，不开裂，不变形，无坠落风险。
3、增大了吊柱底座有效固定面积，可有效控制吊柱在列车活塞风或地震作用下产生的晃动，避免列车导电不良或吊柱坠落等风险。
4、可拆卸式螺栓，具有紧固好，防坠落功能，吊柱检修、更换方便，不破坏隧道结构。
5、运营线浇筑混凝土，可有效阻止水泥浆液流入线路，防止腐蚀接触网线，保障列车通行安全。
6、无需增设临时吊柱，槽道固定完成后即可利用吊柱工作，并进行明洞混凝土浇筑，有利于缩短工期，节约投资。
附图说明
图1是本发明接触网吊柱固定结构的示意图。
图2是图1中的Ⅰ-Ⅰ剖视图。
图3是图1的左视图。
图4是本发明接触网吊柱固定结构中槽道、槽道锚杆和固定板的连接示意图。
图5是本发明接触网吊柱固定结构中槽道的截面示意图。
图6是用本发明接触网吊柱固定结构将接触网吊柱安装于明洞中的示意图。
图7是本发明接触网吊柱固定结构与波纹板之间的位置关系图。
图中：1.加强板，2.吊柱底座，3.槽道，4.T形螺栓，5.锚固件，6.槽道锚杆，7.固定板，8.槽道本体，9.空腔，10.滑槽，11.明洞基础，12.明洞主筋，13.明洞衬砌，14.波纹板层，15.接触网吊柱，16.接地钢筋。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1、图2和图3所示，本发明接触网吊柱固定结构，包括上下设置的加强板1和吊柱底座2，吊柱底座2上加工有两个过孔组，每个过孔组均由多个过孔组成，一个过孔组中的多个过孔并排设置；加强板1上并排加工有两个长条形的槽孔以及多个均布的安装孔；每个安装孔内均设有一套锚固件5；每个槽孔内均设有一根槽道3，槽道3与加强板1焊接；槽道3位于过孔组3上方，槽道3上设有数量与该槽道3下方的过孔组中过孔数量相同的T形螺栓4，T形螺栓4的头部位于槽道3内，T形螺栓4的螺杆向下依次穿过槽道3和吊柱底座2上的过孔，伸出吊柱底座2外，T形螺栓4伸出吊柱底座2外的螺杆上安装有防松螺母和第一防脱落销钉；每根槽道3的顶部均固接有多个槽道锚杆6，两根槽道3上的槽道锚杆6的数量相同，且两根槽道3上同顺序排位的相同排序数的两根槽道锚杆6通过固定板7相连，固定板7与槽道锚杆6固接，如图4。槽道锚杆6的下端与槽道3固接，槽道锚杆6的上端为自由端。
安装孔内设置的锚固件5采用申请号202023075176.3、名称《一种用于混凝土结构的锚固件》公开的锚固件。
如图5所示，本发明接触网吊柱固定结构中的槽道3，包括条形的槽道本体8，沿槽道本体8的长度方向、槽道本体8内加工有空腔9，槽道本体8的底板上加工有与空腔9连通的滑槽10，空腔9和滑槽10均贯通槽道本体8的两端，滑槽10的宽度小于空腔9的宽度。T形螺栓4的头部位于空腔9内，T形螺栓4的螺杆穿过滑槽10，再穿过吊柱底座2上的过孔，伸出吊柱底座2外。
为了使T形螺栓4紧固后，能更加稳固，空腔9的截面形状可以加工成燕尾槽，同时，将T形螺栓4头部与该燕尾槽相接触的面也加工成与该燕尾槽相适配的形状。
固定板7采用镀锌扁钢制成。
加强板1和槽道3均为弧形。
本发明还提供了一种上述接触网吊柱固定结构的施工方法，具体按以下步骤进行：
1）建造明洞前，在设计施工图上确定需要安装接触网吊柱固定结构的数量及安装位置，选用该设计施工图上确定的波纹板；根据确定的接触网吊柱固定结构安装位置所在的波纹板的弧面曲率加工一组（2根）弧面曲率与该安装位置波纹板的弧面曲率相同的槽道3；
用镀锌钢板加工一块矩形弧面钢板，该钢板的弧面曲率与该安装位置波纹板的弧面曲率相同；在该钢板上平行切割出两道槽孔，槽孔尺寸大于槽道3的尺寸1～2mm，该钢板上再加工四个安装孔，该四个安装孔均布于钢板上，制成加强板1；
根据确定安装接触网吊柱固定结构的数量加工出所需的全部槽道3和加强板1；
在设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处安装的波纹板上加工四个第一通孔，同时在该波纹板上加工数量与设计施工图要求使用的槽道锚杆6数量相同且位置对应的第二通孔；然后，按设计施工图，用波纹板建造拱形的波纹板层14；加工有第一通孔和第二通孔的波纹板位于设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处
2）按设计施工图要求，在每个槽道3上分别套入要求数量的T形螺栓4，然后，在每块加强板1的两个槽孔内均放置带有T形螺栓4的槽道3，焊接加强板1和槽道3，此时，通过加强板1将T形螺栓4封堵在槽道3内，不能从槽道3中脱落，接着，在所有槽道3的顶部分别焊接所需数量的槽道锚杆6，形成加强板1、槽道3、T形螺栓4和槽道锚杆6组成的组合件；
3）按设计施工图，布设明洞基础主筋，浇筑混凝土，形成明洞基础11，明洞基础11上预留孔洞，然后，在明洞基础11上架设建造明洞的施工脚手架；
4）将步骤1）制成的波纹板层14吊放在明洞基础11上，固定连接波纹板层14和明洞基础11；然后，在波纹板层14下端焊接接地钢筋16，接地钢筋16的上端与波纹板层14焊接，接地钢筋16的下端插入明洞基础11上预留的孔洞内，并与明洞基础主筋固接；
5）沿波纹板层14外侧壁布设明洞主筋12，然后，按设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处需要安装的组合件，取步骤2）制成的组合件，将该组合件中的所有槽道锚杆6分别向上穿过该安装位置处波纹板上的第二通孔，伸入明洞主筋12内，将同一加强板1上两根槽道3上同顺序排序的相同位数的两根槽道锚杆6用固定板7相连接，该固定板7与该两根槽道锚杆6焊接，接着，将槽道锚杆6与明洞主筋12焊接，此时，加强板1、槽道3和槽道锚杆6均固定在明洞主筋12上；之后，取吊柱底座2和接触网吊柱15的焊合件，使T形螺栓4向下穿过吊柱底座2上的过孔，用螺母紧固吊柱底座2和加强板1后，在T形螺栓4上安装第一防脱落销钉，此时吊柱垂吊在波纹板层14顶部，再在接触网吊柱15上安装接触网，如图6所示；
6）从设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处波纹板上方将锚固件5中锚杆体上的螺纹端向下穿过该安装位置处波纹板上的第一通孔，再穿过该安装位置处波纹板下方加强板1上的安装孔，在该螺纹端依次拧上紧固螺母和防倒退螺母，拧紧后，再安装第二防脱落销钉；此时，锚固件5中弧形的垫板与波纹板上的一个波谷曲面相接触，锚杆体位于该波谷曲面的底端，如图7所示，焊接该弧形的垫板和波纹板，焊接该锚杆体和明洞主筋12；
7）在槽道锚杆6与波纹板的第二通孔之间的缝隙内涂抹封缝胶，在锚固件5中锚杆体与波纹板的第一通孔之间的缝隙内涂抹封缝胶，之后，在明洞主筋12上浇筑混凝土，凝固后，形成明洞衬砌13。
本发明施工方法步骤5）完成后即可正常通车。在明洞主筋12上浇筑混凝土前需在步骤7）所说的缝隙内涂抹封缝胶，以阻止在明洞主筋12上浇筑混凝土时，水泥浆下渗滴落到接触网上，影响正常行车。
接地钢筋16分别与波纹板层14和明洞基础主筋连接，以接入明洞综合接地系统，防止铁路运营中产生感应电流或杂散电流引起行车事故。
T形螺栓4上安装第一防脱落销钉，能够防止T形螺栓4上的螺母在长期列车振动中松动脱落。
锚固件5和槽道锚杆6与明洞主筋12焊接为一体，能够加强槽道3及加强板1的稳固性。
焊接完成后，需对波纹板、加强板1、槽道3和槽道锚杆5焊接处损坏的镀锌层进行修补。操作如下：
1）将焊接影响区域的原有漆膜清除后进行打磨，打磨平整后均匀涂刷锈转剂（湿膜厚度≥130μm)；
2）锈转剂表干后涂刷长效柔性防锈蜡（干膜厚度＞500μm），防止外力冲击撕裂防锈涂层。
为减小槽道锚杆6通过波纹板波形面时有效长度变短，锚固力削弱的影响，同时增加吊柱底座2的有效固定面积，防止列车活塞风或地震作用引起的接触网吊柱15晃动，造成螺栓松动坠落或行车导电不良事故，紧贴波纹板设置加强板1。
为提高施工效率，加快施工周期，接地完成后，即可边利用接触网吊柱15工作，边浇筑波纹板层14背后的混凝土。为防止混凝土浇筑过程中的浆液下渗侵蚀接触网线及列车，造成风险，采取在波纹板槽孔上覆盖防水板，并与波纹板热熔焊接，在螺栓缝及槽道锚杆缝处涂抹封缝胶等措施阻止水泥浆下渗。
本发明已在兰青线虎头崖隧道西宁端洞口增设明洞工程中得到应用，具有适应波形面能力强，整体强度高，稳定性好，不开裂，不变形，可以效控制吊柱在列车活塞风或地震作用下产生的晃动，避免列车导电不良或吊柱坠落等风险，同时整体工艺操作简便，施工风险小，工期短，投资省，对行车干扰小，后期有利于吊柱检修、更换，克服了现有技术中存在的问题，填补了该领域的技术空白，具有很强的适用性。
Claims (6)
1.一种用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构，其特征在于，包括上下设置的加强板（1）和吊柱底座（2），吊柱底座（2）上加工有两个过孔组，每个过孔组均由多个过孔组成，加强板（1）上并排加工有两个长条形的槽孔以及多个均布的安装孔；每个安装孔内均设有一套锚固件（5）；每个槽孔内均设有一根槽道（3），槽道（3）位于过孔组上方，槽道（3）上设有数量与该槽道（3）下方的过孔组中过孔数量相同的T形螺栓（4），加强板（1）和吊柱底座（2）通过所有的T形螺栓（4）固接，每根槽道（3）顶部均固接有多个槽道锚杆（6），两根槽道（3）上的槽道锚杆（6）的数量相同，且两根槽道（3）上同顺序排位的相同排序数的两根槽道锚杆（6）通过固定板（7）相连。
2.如权利要求1所述的用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构，其特征在于，所述的槽道（3）包括条形的槽道本体（8），沿槽道本体（8）的长度方向、槽道本体（8）内加工有空腔（9），槽道本体（8）的底板上加工有与空腔（9）连通的滑槽（10），空腔（9）和滑槽（10）均贯通槽道本体（8）的两端，滑槽（10）的宽度小于空腔（9）的宽度，T形螺栓（4）的头部位于空腔（9）内，T形螺栓（4）的螺杆穿过滑槽（10），再穿过吊柱底座（2）上的过孔，伸出吊柱底座（2）外。
3.如权利要求1所述的用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构，其特征在于，所述安装孔的数量为四个。
4.一种权利要求1所述用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构的施工方法，其特征在于，该施工方法具体按以下步骤进行：
1）建造明洞前：
在设计施工图上确定需要安装接触网吊柱固定结构的数量及安装位置，选用该设计施工图上确定的波纹板；根据确定的接触网吊柱固定结构安装位置所在的波纹板的弧面曲率加工两根弧面曲率与该安装位置波纹板的弧面曲率相同的槽道（3）；
用镀锌钢板加工一块矩形弧面钢板，该钢板的弧面曲率与该安装位置波纹板的弧面曲率相同；在该钢板上平行切割出两道槽孔，该钢板上再加工四个安装孔，该四个安装孔均布于钢板上，制成加强板（1）；
根据确定安装接触网吊柱固定结构的数量加工出所需的全部槽道（3）和加强板（1）；
在设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处安装的波纹板上加工四个第一通孔，同时在该波纹板上加工数量与设计施工图要求使用的槽道锚杆（6）数量相同且位置对应的第二通孔；然后，按设计施工图，用波纹板建造拱形的波纹板层（14），加工有第一通孔和第二通孔的波纹板位于设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处；
2）按设计施工图要求，在每个槽道（3）上分别套入要求数量的T形螺栓（4），然后，在每块加强板（1）的两个槽孔内均放置槽道（3），焊接加强板（1）和槽道（3），在所有槽道（3）的顶部分别焊接所需数量的槽道锚杆（6），形成加强板（1）、槽道（3）、T形螺栓（4）和槽道锚杆（6）组成的组合件；
3）按设计施工图，布设明洞基础主筋，浇筑混凝土，形成明洞基础（11），明洞基础（11）上预留孔洞，然后，在明洞基础（11）上架设建造明洞的施工脚手架；
4）将步骤1）制成的波纹板层（14）吊放在明洞基础（11）上，固定连接波纹板层（14）和明洞基础（11）；然后，在波纹板层（14）下端焊接接地钢筋（16），接地钢筋（16）的上端与波纹板层（14）焊接，接地钢筋（16）的下端插入明洞基础（11）上预留的孔洞内；
5）沿波纹板层（14）外侧壁布设明洞主筋（12），然后，按设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处需要安装的组合件，取步骤2）制成的组合件，将该组合件中的所有槽道锚杆（6）分别向上穿过该安装位置处波纹板上的第二通孔，伸入明洞主筋（12）内，将同一加强板（1）上两根槽道（3）上同顺序排序的相同位数的两根槽道锚杆（6）用固定板（7）相连接，焊接槽道锚杆（6）与明洞主筋（12）；之后，取吊柱底座（2）和接触网吊柱（15）的焊合件，使T形螺栓（4）向下穿过吊柱底座（2）上的过孔，用螺母紧固吊柱底座（2）和加强板（1），再在接触网吊柱（15）上安装接触网；
6）从设计施工图要求的接触网吊柱固定结构安装位置处波纹板上方将锚固件（5）中锚杆体上的螺纹端向下穿过该安装位置处波纹板上的第一通孔，再穿过该安装位置处波纹板下方加强板（1）上的安装孔，在该螺纹端拧上螺母；焊接该锚杆体上的弧形垫板和波纹板，焊接该锚杆体和明洞主筋（12），完成用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构的施工。
5.如权利要求4所述的用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构的施工方法，其特征在于，完成用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构的施工后，在槽道锚杆（6）与波纹板的第二通孔之间的缝隙内涂抹封缝胶，在锚固件（5）中锚杆体与波纹板的第一通孔之间的缝隙内涂抹封缝胶，之后，在明洞主筋（12）上浇筑混凝土，凝固后，形成明洞衬砌（13）。
6.如权利要求4所述的用于运营铁路明洞的接触网吊柱固定结构的施工方法，其特征在于，所述步骤1）中，槽孔尺寸大于槽道（3）的尺寸1～2mm。
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